浅析计及无功功率的电网可靠性评估

陈静

【摘要】无功功率平衡是电力系统电压稳定的基本要求。无功功率对电网的可靠性有着直接的影响。介绍了当前可靠性评估技术的研究现状，分析了无功功率的特征及无功功率负荷点的PQV特点；对系统可靠性的指标及评价的过程进行了深入的探讨。

【关键词】无功功率；电压稳定；可靠性

引言

电力系统的电压能够保持稳定的基本的要求就是无功功率的平衡。如果出现了无功电源的故障，应该基于充足的无功功率使得系统的正常运行得到保障。电网发生停电的时候，一般出现在无功功率不充足的就地储备重负载情况下，重负载电网要求较高的无功功率。如果出现了电网的故障，线路的有功功率的负荷没有显著的变化，但是因为意外事故使得线路以及并联电容器无功的出力减少，从而使得无功潮流的变化非常明显，造成了电压下降。基于此，为了使得电网对于无功功率要求得到满足，应该使得无功储备足够。电网的网络结构，无功电源位置以及操作的条件等对于电力系统的无功功率分布都有着直接的影响。

一.可靠性评估技术的研究现状概述

对于电网的运行以及进行电网的规划过程中，对于电网的可靠性受到无功功率的影响进行深入全面的考虑。当前，对于可靠性评估的技术的研究已经比较的完善。对于电网的可靠性的评估技术中，一般是基于对于一定比例有功负荷进行切除，从而使得电网故障造成的严重后果能够减轻。有学者基于敏感度分析的方法，对于电网出现了故障之后的无功输出、电压和无功潮流的变化进行了研究。有学者基于直流潮流技术对于电网系统的可靠性受电压以及无功限制的影响进行了深入的探讨；通过研究发现，缺乏无功和缺乏用功会对于电网系统的可靠性以及稳定性造成不同的影响，基于此，人们通过对于一系列的可靠性的指标的定义，从而对于缺乏无功时电网可靠性受到的影响进行了描述；李晓明等人，基于可靠性指标分析评估了某地区的220kV的电网的可靠性以及电压的稳定性，同时，根据电网系统的可靠性，对于无功功率的补偿技术进行了研究，同时，按照无功功率缺额的确定，对科学的无功补偿的方案进行了设计。

二.无功功率的特征

当前，人们对于因为无功功率造成的电网的可靠性的影响重视不够。在电网的运行过程中，和有功功率一样，无功功率的作用非常的重要。然而，在电网运行过程中，在电能传输过程中无功功率具有显著的损耗，造成了在长距离的传输过程中，无功功率的效率比较低。对于无功功率的就地注入而言，电压的敏感性非常强，而无功功率的最重要的作用就是使得电压保持稳定，同时能够确保电网的安全。另外，电网的无功储备的分布对于恢复事故后的电压具有非常重要的意义。因此，电网的安全运行过程中，对于有功功率以及无功功率的合理的确定及分布意义非常重大。

三.无功功率负荷点的PQV特点

利用等效发电机的方式表示传输线路与发电机。当稳定状态下，利用无损网络在电源传输到负荷的无功功率及有功功率通过方程进行表示：

其中，有功功率用P表示；无功功率用Q表示；负荷节点电压幅值用V表示；负荷节点相位角用θ表示；在电源到负荷侧等值的阻抗用X表示；等效发电机的电势用E表示。基于上面的方程，对相对于有功功率及无功功率变化的电压方程进行描述：

通过V-Q曲线表示无功功率以及电压的关系，就给定的有功功率而言，其V-Q曲线如下图表示。在P=0.75的时候，Qmin和电压的崩溃点相对应；如果Q>Qmin时，那么，当升高无功功率的时候，电压也会增加，从而使得低压问题得到解决。

四.系统的可靠性指标及评价流程

第一，对于系统的可靠性指标进行确定。对于一个确定的系统中，假设这个系统的独立元件有N个，故障元件有M个，那么，通过下面的公式可以确定系统的状态概率，转移率，频率以及系统的总的有功容量。

其中，状态概率用Pproi表示，转移率用λi表示，频率用Fi表示；系统的总的有功容量用Pi表示；系统的组成部分的可靠性用Aj表示；不可靠性用Uj表示；修复率用μj表示；发动机k的用功的功率容量用Pk表示；状态i时可靠发电机的数量用Nk表示。事实上，大部分的系统的可靠性评估技术是基于对于有功负荷以及无功负荷的减轻使得电压的越限问题得到解决。基于无功功率注入的方式，能够使得电压越限问题得到解决，同时，将负荷切除或者注入无功功率能够使得任何一个越限节点的电压能够向正常的状态下的最低的要求恢复。另外，对于系统的可靠性而言，电压的阈值也有很大的影响。所以，基于对二阶故障进行充分的考虑的前提下，电压阈值通常设置为0.85，当电力系统在0.85的低电压下能够进行短時期的稳定运行，此时，降低系统负荷的切出量，同时降低无功功率的注入量。当电力系统在0.95的电压阈值下能够进行稳定运行，此时，增加系统负荷的切出量，同时增加无功功率的注入量。

结束语

基于对无功功率影响系统的可靠性及电压的稳定性的研究，表明系统的可靠性受到无功功率缺乏及有功功率缺乏的影响，并且两者的影响效果不同。通过无功功率对系统可靠性及电压稳定性的研究，为系统管理人员减轻电网的故障程度提供了参考与解决的方法。

参考文献

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